扬子板块西缘下志留统龙马溪组底部斑脱岩研究——锆石U-Pb测年、微量元素特征及地质意义

奥陶系—志留系之交斑脱岩分布广泛,且发育数层,是研究该时期地层年代学、地层对比、事件地层及生物大灭绝的良好载体.通过对扬子板块西缘永善地区上奥陶统—下志留统龙马溪组底部地层中的斑脱岩进行锆石U-Pb测年,获得年龄加权平均值443.5±1.7 Ma,限定了地层的沉积年龄,为扬子板块西缘奥陶系—志留系火山喷发事件及地层年代学研究提供了较可靠的依据,也为扬子板块周缘奥陶系—志留系高分辨率地层格架的建立提供基础信息.锆石微量元素特征显示其具有I型花岗岩类特征,形成于岩浆弧或造山带.晚奥陶世—早志留世多期次、高频率的火山活动可能是造成生物大灭绝的主导因素.

中-新元古界标准剖面蓟县系首获高精度年龄制约——蓟县剖面雾迷山组和铁岭组斑脱岩锆石SHRIMP U-Pb同位素定年研究

近期在蓟县中-新元古界标准剖面铁岭组和雾迷山组首次发现斑脱岩、并测得其锆石SHRIMP U-Pb同位素年龄为～1440Ma（1439±14Ma）和～1485Ma（1483±13Ma和1487±16Ma）,这标志着这条传统的标准剖面上以碳酸盐岩为主体的蓟县系上部的两个重要组,从此也获得了直接的、高精度的锆石U-Pb同位素年龄约束。这是华北中-新元古界标准剖面蓟县系相关地层单位首次获得直接而精确的锆石U-Pb同位素年龄约束,也是在整个华北北缘燕山地区雾迷山组内部首次获得精确的直接定年。这一进展为闻名中外的天津蓟县剖面中-新元古界年代地层格架的正确厘定、以及今后继续作为华北该阶段的标准剖面,并与国内外其他地区相关地层的正确对比等,提供了新的、精确的年代学＂锚点＂,因而具有重要的科学和实际意义。

四川盆地东部上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组斑脱岩发育特征及地质意义

基于重庆石柱漆辽上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组剖面,系统研究四川盆地东部斑脱岩发育特征,并分析其地质意义和科学价值。研究得到5点认识:①石柱漆辽剖面共发现6个斑脱岩密集段,主要赋存于凯迪阶、鲁丹阶和埃隆阶的6个笔石带,大部分斑脱岩密集段显示出黏土矿物明显增加、自然伽马曲线出现峰值响应、火山灰与有机碳含量关系不明显等典型特征;②龙马溪组斑脱岩密集段在川东及邻区广泛分布,自然伽马曲线普遍显示尖峰特征,可以成为川东—鄂西地区Coronograptus cyphus笔石带底界和鲁丹阶顶界划分的重要参考界面;③以斑脱岩密集段作为鲁丹阶和埃隆阶分层依据,以此确定鲁丹阶在川东坳陷区沉积厚度为10~40m,但在宜昌上升区的腹部仅沉积Coronograptus cyphus笔石带上段,厚度仅为3~7m;④在宜昌上升区的腹部,五峰组—鲁丹阶缺失至少5.5个笔石带,鲁丹阶沉积时间不足0.4Ma;⑤斑脱岩密集段是奥陶纪-志留纪之交扬子海盆强烈挠曲的重要沉积响应,反映川东坳陷存在拗陷初期、拗陷中晚期、前陆挠曲初期和前陆挠曲发展期等4个构造活动期次,优质页岩主要发育于拗陷初期—拗陷中晚期。

从淮河出山店水库的斑脱岩事件到葛洲坝工程泥化夹层恶化，黏土岩泥化预测研究

在1958年河南出山店水库建设中,因对坝基中斑脱岩在工程运营中工程性质的变化问题缺乏研究而被迫下马。10年后,在葛洲坝工程建设中又遇到了同类问题。多年的宏观微观研究结果表明,黏土岩(斑脱岩)泥化夹层的形成是层间剪切破坏的结果。因此,坝基中黏土岩不会产生泥化。

斑脱岩粉对焦化废水脱色效果的试验研究

将斑脱岩粉用于焦化生化出水脱色处理中,分别研究了pH值、反应温度、搅拌时间、添加量对焦化生化出水脱色的影响。结果表明:在斑脱岩粉与铁盐、铝盐的协同作用下,焦化生化出水的脱色率可达到90%以上,其最佳反应条件为:pH值8.0、反应温度25℃、搅拌时间为5 min、添加量0.17 g/L。

海相页岩中斑脱岩发育特征及对页岩储层品质的影响——以涪陵地区五峰组—龙马溪组一段为例

以岩心精细描述为基础,借助全岩/黏土X射线衍射分析、氩离子抛光扫描电镜等测试技术,从斑脱岩发育特征、页岩储层品质和储层品质差异性发育机理3个方面,对涪陵地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一段海相页岩中斑脱岩的发育特征及其与页岩储层品质之间的关系进行了研究。研究表明,本地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一段共发育42层斑脱岩层,结合斑脱岩层单层厚度和层间厚度,将其划分为密集发育段、较发育段和欠发育段3个阶段。通过对比不同发育段页岩储层品质特征发现,较发育段具有高脆性矿物、高有机碳含量和高含气性的特征,为最有利页岩储层发育段。此外,从古海洋氧化还原环境和古生产力2个方面阐述了间发性火山活动是导致沉积期氧化还原环境变化的主要原因,且适度的火山活动有利于有机质和生物成因硅质矿物的富集,促进了优质页岩的形成。

扬子地台东南缘上奥陶统五峰组斑脱岩锆石U-Pb年龄及其地质意义

扬子板块东南缘思南地区上奥陶统顶部—下志留统底部地层中普遍发育一层斑脱岩。选取思南县罗湾沱上奥陶统五峰组剖面进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,获得其年龄加权平均值为449±11Ma,限定了该区域奥陶系—志留系地层沉积年龄,为扬子板块东南缘思南地区奥陶系—志留系界线附近的火山喷发事件、地层年代学研究提供了较可靠的证据。449±11Ma的年龄与扬子板块北西大巴山一带的年龄数据高度吻合,但略晚于华北克拉通西南缘奥陶系顶部斑脱岩的年龄(449.0~465.8Ma)。其所代表的火山活动可能与华夏板块向扬子板块俯冲有关。晚奥陶世—早志留世晚期,多期次的火山喷发事件影响了当时的海洋化学条件、生态圈环境,造成中—晚奥陶世以来的生物灭绝事件及冰川启动。

鄂西地区志留系纱帽组斑脱岩的发现及其锆石U-Pb年代学意义

扬子地台纱帽组的地质年代归属一直存在争议。鄂西地区纱帽组主体由砂泥岩组成,但在顶部出现一套夹生物屑灰岩透镜体的碎屑岩。在恩施地区纱帽组灰岩段之下发现了一套斑脱岩,通过对斑脱岩的锆石U-Pb测年,得到加权平均年龄为(424.5±6.4)Ma,由此认为纱帽组顶部的沉积时限为文洛克世。考虑到纱帽组下部为早志留世,综合分析认为纱帽组是一跨时代的地层单元。该层斑脱岩产于含生物屑灰岩团块或条带的岩性段的下部,因此认为以灰岩的出现作为文洛克统沉积的开始;同时,认为该层斑脱岩为加里东运动在华南活动的产物。

湖北宣恩县麻阳寨晚奥陶—早志留世龙马溪组斑脱岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其地质意义

研究区内奥陶纪龙马溪组中下部(即相当于原五峰组上部—顶部层位)发育多个因火山凝灰质物质沉积、蚀变形成的粘土岩层,为了进一步认识上扬子地区奥陶纪—志留纪之交的火山事件年龄,对湖北高罗麻阳寨地区晚奥陶—早志留世龙马溪组剖面的斑脱岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,获得加权平均年龄为(450.0±3.6)Ma,与国际地层委员会发布的奥陶系—志留系界线年龄(443.7±1.5)Ma近似,同属晚奥陶世。相较研究区北部和南部获得的同地层单位中的斑脱岩锆石年龄均较早,对探讨该时期火山活动开始的时限具有重要意义。

湖北省麻阳寨地区晚奥陶—早志留世龙马溪组斑脱岩地球化学特征及其地质意义

扬子地台及周缘晚奥陶—早志留世龙马溪组中下部发育多个钾质斑脱岩粘土层。利用在风化、低级变质过程中不活泼的元素对该斑脱岩源岩进行恢复,结果表明其为中酸性火山岩,类似流纹英安岩类;通过Nb-Y、Rb-(Y+Nb)等判别图解分析,其源岩形成于岛弧区域附近,且具有典型的岛弧火山岩特征,判断可能与南面早古生代"华夏"地块与"扬子"地块的碰撞挤压有关。

华南奥陶-志留系五峰组及龙马溪组底部斑脱岩与高分辨综合地层

在贵州桐梓和湖北宜昌两条相距近500km的剖面上,在奥陶系五峰组～志留系龙马溪组底部均发现了20余层钾质斑脱岩,表明在奥陶纪-志留纪之交至少在上扬子地台东南缘附近,曾经发生过多次较大规模的火山喷发活动.综合生物地层、层序地层等资料可以进一步确认,相隔甚远的这些斑脱岩层几乎完全一一对应.这是第一次在中国主要地台区同期地层中确认系列的、具有良好对比潜力的火山活动沉积记录.这些斑脱岩层可望作为极为难得的时限精确、特征明显的事件标志层,运用于扬子地台奥陶纪-志留纪之交的高精度地层学研究,最终建立华南奥陶系-志留系界线附近高分辨的综合年代地层格架.

中国湖北宜昌王家湾剖面奥陶系顶部斑脱岩SHRIMP锆石U-Pb定年

湖北西部宜昌王家湾北剖面观音桥层底界之下0.39m处被定义为上奥陶统最后一个阶—赫南特阶的全球界线层型剖面和点位(GSSP),但此颗"金钉子"却缺乏可信的同位素年代学数据.对王家湾北剖面观音桥层顶部斑脱岩的锆石进行了高精度离子探针(SHRIMPⅡ)定年研究.结果表明,观音桥层顶部斑脱岩形成年龄为(443.2±1.6)Ma,也就是说,赫南特阶顶部即奥陶系/志留系界线处的同位素年龄应接近但略小于(443.2±1.6)Ma,此年龄与国际地层委员会公布的奥陶系/志留系界线年龄(443.7±1.5)Ma在误差范围内一致.因此,这一研究为赫南特阶和奥陶系/志留系界线的全球对比提供了可靠的年代学依据.

川北—鄂西地区下志留统龙马溪组上段厚层斑脱岩的新发现及地质意义

基于重庆市城口地区明中剖面上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组露头,对川北—鄂西地区埃隆阶—特列奇阶斑脱岩的发育特征开展系统研究,新发现多套厚层斑脱岩层。对其地质意义和科学价值进行分析,得到3点认识:(1)城口地区明中剖面共发现7个斑脱岩密集段(下志留统埃隆阶—特列奇阶新发现3个斑脱岩密集段),主要赋存于上奥陶统凯迪阶—下志留统特列奇阶的7个笔石带中;(2)埃隆阶—特列奇阶的斑脱岩密集段主要为单层、厚度超过5 cm的厚层斑脱岩,且大多出现于黏土质含量较高的层段,在自然伽马曲线上呈现峰值响应,其发育特征及自然伽马响应在川北—鄂西地区具有普遍性,可以作为该地区龙马溪组上段重要的地层对比界面;(3)根据龙马溪组上段斑脱岩密集段的分布特征,川北—鄂西地区在前陆挠曲发展期至少经历了埃隆阶早期、埃隆阶晚期和特列奇阶早期3次强烈的火山喷发和前陆挠曲活动,导致沉降-沉积中心向西、向北相应发生了3次大规模迁移,这使得扬子台盆区北缘海域的封闭性变弱,上升洋流大规模涌入川北—鄂西海域。川北—鄂西地区埃隆阶—特列奇阶的富有机质页岩沉积是斑脱岩密集段Ⅴ出现前后前陆挠曲和上升洋流共同控制的产物,页岩的层位随着斑脱岩密集段Ⅵ—Ⅷ的发育而向西逐渐变新;斑脱岩密集段Ⅴ与Ⅵ之间的火山活动间歇期是埃隆阶上升洋流相富有机质页岩沉积的主要时期。

斑脱岩中锆石SHRIMP测年在前寒武纪地层中的应用——前寒武纪年代地层学研究的新思路

建立中国晚前寒武纪年代框架始终是地学界关注的基础地质问题,然而多年来关键层位仍缺乏高质量同位素年龄的约束,随着SHRIMP测年的引进和大量层凝灰岩或斑脱岩在前寒武纪地层中不断被识别,测年技术提高后,可完成对斑脱岩中岩浆型微小锆石颗粒的测年要求,使中、新元古代地层年代学的研究获得极大的突破,改变了我国使用了近80年的传统中、新元古代地层对比的认识。随着同位素年代学资料不断地为中、新元古代地层柱中的定位增添新的数据资料,它不仅再次准确地确定了地层的形成时代,而且对整个地台中、新元古代地层的地质演化史的认识和生物演化在中元古代年代地层柱准确定位都有着重要的地质意义。

中上扬子地区埃隆阶最厚斑脱岩层分布特征及地质意义

以野外露头和重点探井资料为基础,对中上扬子地区埃隆阶最厚斑脱岩层的分布特征及其在页岩气地质评价和"甜点层"预测中的独特作用进行了研究,初步获得3点认识:(1)埃隆阶最厚斑脱岩层在中上扬子地区大面积稳定分布,厚度为5~40cm,在大部分探区电性特征明显且易于识别,自然伽马值一般为188~235cps(或API),在川南、渝东等页岩气主要探区呈尖峰响应特征,在川中、川东北和中扬子等地区富有机质页岩段尖峰特征不明显或显低谷特征。(2)此斑脱岩层可以成为龙马溪组重点层段划分与区域对比的关键标志层。在野外和现场研究工作中,以此脱岩层为界向下搜寻半耙笔石的首现位置或其下方的首个伽马曲线低谷处,是确定鲁丹阶顶界的有效方法。(3)埃隆阶最厚斑脱岩层的出现,是扬子台盆区主体进入前陆挠曲强烈活动期和沉积速率显著加快期的重要标志,也是龙马溪组由富有机质、富硅质的岩相组合全面转向富黏土质岩相组合和富钙质岩相组合的沉积转折期,对五峰组—龙马溪组优质页岩的形成和分布具有重要控制作用。因此认为,该斑脱岩层出现以前是富有机质、富硅质页岩的主要形成期;在预测五峰组—龙马溪组"甜点层"空间展布时,必须考虑此斑脱岩层的控制作用;在中上扬子大部分地区,优质储层顶界的确定以不超过埃隆阶最厚斑脱岩层为宜。

中亚造山带伊犁北缘早古生代海相斑脱岩地质意义

伊犁地块位于西天山北部,通常认为其北缘经历了晚古生代活动陆缘的演化,但对其早古生代构造沉积演化(尤其是同位素定年)的研究仍较为薄弱.在伊犁北缘果子沟地区的奥陶系黑色硅质页岩中发现多层斑脱岩(蚀变凝灰岩)夹层,奥陶系发生了强烈褶皱变形,在其中一个倒转向斜的核部和翼部选取两层斑脱岩进行了锆石U-Pb测年. 2个斑脱岩样品中的锆石显示岩浆锆石的特征,其加权平均年龄分别为458±2 Ma和460±2 Ma.结合前人研究成果,认为该斑脱岩的沉积时代为中奥陶世末期(达瑞威尔阶顶部),该时代与温泉地区大陆弧岩浆岩年龄基本一致,是准噶尔洋在中-晚奥陶世向伊犁地块之下俯冲的又一证据;该斑脱岩与全球范围内的大规模火山活动时代一致,该期火山活动可能是中-晚奥陶世全球气候变化与生物大灭绝的重要原因.

浙赣三山地区早-中奥陶世斑脱岩SHRIMP锆石U-Pb精确定年

目前浙赣三山地区'金钉子'尚无精确的同位素年龄数据.基于钾质斑脱岩SHRIMP锆石U-Pb测试,三山地区早-中奥陶世宁国组Azygograptus suecicus带中部、Exigraptus clavus带底部、Acrograptus ellesae带中部的同位素年龄分别为482.9±6.1 Ma、477.6±8.3 Ma和467.0±4.4 Ma,为华南地区中奥陶世大坪阶和达瑞威尔阶底界的全球界线层型(GSSP)开展地层对比提供了精确的同位素年代学依据.结合生物带对比,大致将浙西地区早-中奥陶世普遍存在的地层缺失事件的发生时限界定于482.9~477.6 Ma之间,即杭州-嘉兴台地缺失牙形刺Oepikodus evae带-Lenodus anticariabilis带(或笔石Azygograptus suecicus带-Acrograptus ellesae带)地层,其代表了郁南运动在浙西地区的具体表现,拉开了华南地区早古生代构造运动的序幕,也可能是欧洲加里东造山过程中亨伯运动和塔康运动的远程响应.

斑脱岩土石坝坝基的防渗处理

结合斑脱岩土石坝坝基的特点,首先对水平防渗和垂直防渗措施进行了方案比选,提出采用塑性混凝土垂直防渗墙可解决斑脱岩土石坝坝基的渗漏问题,然后对塑性混凝土防渗墙的配合比及主要特征值的确定进行了探讨。

煤系火山灰蚀变黏土岩:矿物学和地球化学研究进展

含煤地层中广泛分布的火山灰蚀变成因的高岭石黏土岩被称为Tonstein。少数情况下,煤系蚀变火山灰层的黏土矿物以蒙脱石和伊蒙混层矿物为主,则分别称为斑脱岩和钾质斑脱岩。尽管中外学者对煤系火山灰蚀变黏土岩已有大量研究,然而,迄今为止这几个术语在定义和使用上在国内外科学界仍然存在争议。煤中火山灰的淋滤作用会对煤的地球化学组成产生重要影响。含煤地层中这类岩石因为分布广泛可以被用作等时标志层,提供地层对比的依据,其中的原生矿物还可以提供绝对年龄信息。有的碱性火山灰层具有找矿指示意义。煤中火山灰蚀变黏土岩夹矸中化学性质相对稳定的元素可以用来推断原始火山灰的组成,提供原始岩浆的成分以及区域地质历史演化方面的信息。

湘东北岳阳地区冷家溪群和板溪群凝灰岩SHRIMP锆石U-Pb年龄--对武陵运动的制约

对冷家溪群及其上覆板溪群斑脱岩中的锆石进行研究,测得冷家溪群小木平组斑脱岩SHRIMP锆石U-Pb年龄(822Ma±10Ma)和上覆板溪群张家湾组斑脱岩锆石U-Pb年龄(802.6Ma±7.6Ma),结合"江南造山带"东部变质基底双桥山群和西南地区四堡群、下江群的SHRIMP锆石U-Pb年龄,将冷家溪群与其相应的江南古陆变质地层明确定位于新元古界。该年龄对重新界定"武陵运动"的时限和进行同期地层的区域对比、构造演化研究都有重要意义。冷家溪群与双桥山群、梵净山群、四堡群、双溪坞群一样,均为低变质绿片岩系,构成了江南古陆地区的变质基底。多年来冷家溪群一直划归中元古界,并且视为"武陵运动"的主体,其时代的定位将影响整个江南古陆变质基底的地层划分和对比,也将制约江南造山带的地质背景和成矿条件解疑。上述锆石U-Pb年龄不仅标示了湘东地区新元古代地层的时代,也为江南古陆中部变质基底提供了新的、精确的年代学数据。